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LLM × Parametric Design

碩士論文|應用大型語言模型於參數設計衍生探索

LLM × Parametric Design

研究大型語言模型如何介入參數化家具設計,幫助非設計背景的使用者跨過專業工具的門檻。

PROBLEM

參數很多,但使用者說的是生活語言

參數化模型能快速調整櫃子的高度、深度、層板位置與格層比例,但一座櫃子就有十多個滑桿,名稱往往看不出實際效果,組合起來更有成千上萬種變化。一般使用者得逐一試錯才找得到合適的尺寸;設計師也要投入大量時間微調。

使用者其實知道自己想放什麼、需要什麼風格,卻不知道「哪個參數」代表這些需求。本研究讓大型語言模型成為「設計需求」與「參數控制」之間的中介。

參數化櫃子模型
參數化櫃子模型
Grasshopper 中控制櫃子的滑桿
Grasshopper 中控制櫃子的十多個滑桿
BEFORE

傳統做法:一個一個調滑桿

下方為 Rhino+Grasshopper 的實際操作錄影:調整層板數、左側是否分兩層、是否加門、開門角度與材質,模型即時更新。每個滑桿都要理解意義、反覆嘗試,才能看出對造型的影響。

Rhino+Grasshopper 滑桿操作(2.4 倍速,無聲)
METHOD

語言 × 參數:四層原型系統

系統分兩條線建構:一條建立家具參數化模型與參數標記,經語言模型解析語意、依 Prompt 規則轉成參數;另一條建立固定的資料格式,由 GPT 輸出 Excel,再串接 Grasshopper 更新模型。

使用者只要用日常語言描述收納方式、放置物品或使用情境,系統就會產生完整參數並更新 3D 模型。為了降低語意歧義,另外設計「參數語意規範」:定義參數範圍、語意對應、相依條件與安全限制。

系統建構流程圖
系統建構流程
對話介面、Excel 參數與 Grasshopper 重建的實際畫面
對話 → Excel 參數 → Grasshopper 重建
AI Parametric Design Assistant 介面
以 GPTs 建立的 AI Parametric Design Assistant
CASE 01

參數化客製櫃子:從一張照片到一整組櫃體家族

LLM 也能讀圖。提供一張參考照片,系統會辨識櫃子的顏色、比例、門片形式與層板配置,並以照片中 A4 文件盒等物件的尺寸推估各層高度,對應到參數模型,得到與原櫃相近的 3D 模型。

參考照片:深灰色金屬櫃
參考照片
由照片還原的參數化櫃子
由照片還原的參數化模型

保留比例,衍生不同用途

接著讓 LLM 在保留層板比例的前提下,改變尺寸與顏色,衍生出低矮型電器櫃、房間收納櫃與桌上型書櫃三組參數方案,並附上用途說明。使用者不必從零思考尺寸,而是在一系列風格一致的選項之間做選擇。

衍生方案:低矮型電器櫃
低矮型電器櫃
衍生方案:房間收納櫃
房間收納櫃
衍生方案:桌上型書櫃
桌上型書櫃
CASE 02

仿生紋理手機殼:用對話調整紋理本身

第二個應用案例。仿生(Voronoi)紋理手機殼的客製化不是換圖案,而是調整孔洞大小、密度、線條粗細、圓角與流動感,同時還要顧及厚度、鏡頭與按鍵開孔等結構條件,參數比一般手機殼複雜得多。

使用者可以直接說「孔洞再稀疏一些」「邊界包覆再強一點」「想更輕量但保留基本保護」,由語言模型調整對應參數,再以不同 seed 瀏覽多種紋理排列。語言模型也能彙整各機型公開規格,縮短前期蒐集尺寸資料的時間。

參數化 Voronoi 手機殼模型
參數化紋理模型
仿生紋理手機殼渲染
渲染成品

同一套紋理,套用到不同機型

套用到 iPhone 各機型的紋理手機殼
套用到 iPhone 各機型的紋理手機殼

用語言調整紋理的粗細與厚度

紋理變化:細密
細密
紋理變化:中等
中等
紋理變化:厚實
厚實
RESULT

實驗結果:對非設計背景者幫助最大

兩種介面的整體差異未達顯著,但非設計背景者在直覺性、滿意度與探索動機上,從 LLM 介面得到的提升顯著高於設計背景者。這表示語言介面最能幫助原本被參數門檻擋在外面的人;而設計師在精修階段仍偏好滑桿的精準控制。

16 人
受試者內實驗(設計/非設計背景各 8 人),比較滑桿與 LLM 介面
p = .018
LLM 介面的相對增益呈現背景分化效應(大效果量)
粗調+細調
提出混合式流程:LLM 負責前期發散,滑桿負責後期精修
GPTGrasshopperRhinoUser StudyHCI